金刚石镀前处理新工艺

mc1976

1　镀前处理新工艺
; g2 Q% L6 E4 d6 ^2 P　　金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒。采用电镀的方法将金刚石磨料“电镀”在金属基体上，代替传统的压铸烧结法，不仅投资少、成本低，而且避免了在高温情况下金刚石的氧化，保证了金刚石的硬度和锋利性。
. U) N7 m2 a! [; R* W; \/ \　　在整个电镀金刚石过程中，90%以上的电镀层结合不良是由于镀前处理不良所致。因此，要提高电镀质量，最主要的是做好镀前处理。
　　镀前处理的内容大致包括：除油、防锈、浸蚀、酸洗、活化清洗以及加辅助电极和装挂等。
: _( u1 R8 f1 M2 Y/ c　　为了提高镀层质量，经过对国内外的电镀行业情况进行分析和比较，结合实际，制定了镀前处理新工艺流程如下：去毛刺→清洗→涂绝缘胶→擦洗→化学除油→热、冷水冲洗→酸洗→冷水冲洗→电化学除油→冲洗→阳极处理→冲洗入槽。
# Y) l2 F, H# z　　1.去毛刺　用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去，防止工件表面呈现介电的不良状态。
　　2.清洗　用酒精将工件擦洗一遍，初步清除工件表面的油污。
　　3.涂绝缘胶　将擦洗后的工件，在非镀部位上涂一层快速粘合剂，使非镀部位绝缘。
* W! _( t3 C0 [6 R% `" T; }　　4.擦洗　为了防止需镀部位被涂上绝缘胶，用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍，然后冲洗。
　　5.化学除油　除油剂配方如表1所示。
表1  除油剂配方表
! Q  e, x! M0 |0 ?4 x药品名称
9 h: N7 W" b% }8 v# ~" D4 n规格
2 b/ K6 z- {( y* U) Q9 t含量/g.L-1
碳酸钠
4 J- V3 `  q  t$ OC.P
4 b2 L5 x+ d" @; e55
+ A0 g3 W, S" E6 U氢氧化钠
C.P
10
- }5 z+ E5 K' x! X* G硅酸钠
C.P
2 G5 E7 e4 j5 s$ y( v* c( _6
$ b0 X" |- ]5 ^  v8 I十二烷基硫酸钠
0 Y# u/ k, G& A: o! {) VC.P
1
氢氧化钠具有很强的皂化作用，与动植物油反应，生成可溶性飞皂和甘油。
& j+ h/ o. `: n8 D1 O( m- P' A　　十二烷基硫酸钠是一种表面活呼剂，在其十二烷基疏水基团和硫酸根亲水基团的协同作应下，降低了液体与工作之间的表面张力。它作为一种碱液添加剂，加快了除油速度。
2 }' y% F- ?* g碳酸钠和硅酸钠则是两种缓冲剂对处来酸起缓冲作用，使融液的PH值基本上保持不边。
: _: P9 W; V  K　　将工件置与于上述溶液中，在40℃～60℃的情况下清洗30分钟左右。
6.热，冷水冲洗先用热水冲洗，在用冷书冲洗，避免除油液进入酸溶液中。
7.酸洗　酸洗液配方见表2所示，其目的是去除基体表面的氧化皮。
表2  酸洗液配方表
药品名称
$ v8 X2 C+ G' ^  k3 R1 M" u规格
! ]7 }, [& h" @& i9 [含量
盐酸
C.P
4 f8 w8 N- w0 T. j" u  P1:1(体积比)
　8.冷水冲洗　酸洗后，将工件夹出，用冷水冲洗，然后装挂到电化学除油槽内。
; D8 Z& ]# J1 K( [( {: d# w1 Q　9.电花学除油　电化学除油剂配方见表3
表3  电化学除油剂
& u4 @- H. U! \' H药品名称
规格
含量/g.L-1
氢氧化钠
! j+ f5 }% C3 `6 _2 h$ P- WC.P
16
" u0 r( S  ~( t' D& [碳酸钠
C.P
40
磷酸钠
C.P
8 \6 V+ Z6 k- P9 q/ i, r16
8 a2 N2 t$ D2 W; |4 S　　把工作装挂在此溶液内，接同点源，先阴级处理1分钟，然后阳极处理3分种。所采用的电流密度为10A/dm2，电极为不锈钢板。电化学除油的反应如下：
& Q3 q0 Y+ B3 u. g阳级除油：4OH--2e=O2↑+H2O
阴极除油：2H++2e=H2↑
# e2 `! I/ Q+ t; T5 F　　采用先阴后厌极的联合除油法，具有去油速度快，无氢脆的优点。
　10.冲洗将用电化学除油后的工件用书进性行冲细洗，准备竟行阳行处理。
　11.阳极处理　阳极处理液配方见表4所示，将基体装挂好，需镀部位插入该液中。负极用铅板，正极用基体。电流密度为25A/dm2,通电时间为3分钟。阳级处理避免了产生氢脆的现象，尤其适合于入槽前的最后一道工序。
# V! ]0 I4 k5 l表4  阳极处理液配方表
药品名称
1 c- k8 S6 A. s8 O2 ~规格
5 M$ s  Z* L1 N) _, Z7 J含量/g。L-1
/ `" k+ o% A+ O+ b! p# u( [- }硫酸（比重
) v) P$ h- ~, A' |2 ^6 WC.P
. W4 h  c( g0 S' l  z2：3（体积比）
  G% c4 M7 u6 e, d; X' Q! l　12.冲洗入槽　将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后，放入电镀槽中，准备电镀。
& |3 t. i( y( K8 V1 O7 l7 u) q, {　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
2　实验结果
　　实验将试件分成五组，在不同的镀前处理工艺流程下进行镀前处理，然后在同一电镀条件下入槽电镀。各组试件具体处理条件见表5所示。
. v  r9 ~" b, D9 {! C  _表5  镀前处理条件及测量结果
流程
组别
& r7 U/ Q+ m0 s: H% rⅠ
4 `4 Y' X# _, B4 ^/ j5 c2 kⅡ
% Z0 b1 D% A: l2 X8 P# @' gⅢ
Ⅳ
. G! E8 S+ G, _" C& @Ⅴ
  ~9 ^* O1 R( Y6 {擦洗
/
/
/
' t2 ~8 K- h8 _# Y/
/
3 Y) K( H1 n4 g- j; l8 [酸洗
/
/
/
/
4 v7 @! n  V2 }化学除油
/
/
0 j7 b( A& v" t8 Q9 L/
$ I! [* M: Y$ f: ]0 n# i电化学除油
/
/
阳极处理
/
; p  F+ u4 h/ R; h检验
结合力
脆性
0 H" ^3 M. z! A不合格
不合格
合格
合格
4 X: R3 J3 O1 H! V3 S/ s3 [2 n合格
/
/
+ |8 S- A* G' g4 Y+ W$ a2次30o
) F0 e: o6 B/ s) R* l6 o4次45o
3 @+ m/ k) J1 B* Q: q4次45o
　　试样采用15×15×2mm2的铁片。实验时，温度为40℃±1℃，电流密度为40MA/dm2,阳极为纯净的2镍板，阴极为试件。
　　对电镀完的试件进行结合力和脆性两方面的检验。镀层结合力检验是采用定性的实验检测方法即锉刀试验法。所谓锉刀实验法是指用锉刀由基体向镀层方向成45o锉镀层边缘。如镀层不被带起或脱落，则为合格。
　　当结合力良好时，再进行镀层的脆性检验。脆性检验采用的是弯曲法。弯曲法将试件夹在虎钳上反复弯曲，同时用放大镜观察弯曲部位的变化至出现第一条裂纹为止。
　　由表5的测量结果可知，采用新工艺，试件表面光洁性好，油污和氧化皮被除净，试件呈现出良好的受镀状态。镀层金属与基体金属间的结合力良好，镀层的均匀性、完整性都较好。
3　结论
　　1.采用机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法，防止工件表面呈现介电的不良状态；
, @0 B* ~5 n; o7 L( n　　2.将十二烷基硫酸钠作为碱添加剂，加强了基体表面的活性，去油速度快、质量好；
　　3.采用低温去油，使基体不受热应力影响；
　　4.在化学除油和酸洗后，又采用电化学除油和阳极处理，大大地改变了基体表面的状态，提高了镀液的分散能力和覆盖能力，提高了镀层的均匀性、完整性，增强了镀层的结合力。【MechNet】
! v( J) [6 g" d# g6 W文章关键词： 金刚石